(57)【要約】【課題】  電気浮上原理による小容量、小規模の排水処理に適する小型の気泡発生装置の提供、及び該装置を有効に用いた電気浮上方法の提供。【解決手段】  被処理水Ｒ中の汚濁物質を浮上させる気泡Ｇを発生させる装置であり、電気伝導物質を含む電解水Ｅを収容する槽と、該槽中に陽極と陰極が交互に対向配列された構成の電極群と、を備える電解槽１１を有し、前記電極群を構成する陽極群が脱着自在とされた気泡発生装置１、並びに該装置１を用いた電気浮上方法を提供する。  【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理水中の汚濁物質を浮上させる気泡を発生させるための装置であって、
電気伝導物質を含む電解水を収容する槽と、該槽中に陽極と陰極が交互に対向配列された構成の電極部と、を備える電解槽を有し、
前記電極部のうち少なくとも陽極群が、前記電解槽に対して脱着自在とされた気泡発生装置。
【請求項２】
前記電極部は、平板状の陽極板と陰極板が所定間隔で交互に配置された構成であることを特徴とする請求項１記載の気泡発生装置。
【請求項３】
前記電極部は、円筒状の陽極筒と陰極筒が所定間隔で交互に配置されて同心円状をなすことを特徴とする請求項１記載の気泡発生装置。
【請求項４】
前記電極部に通電する電源と、前記電気伝導物質含有水溶液を前記槽に送り込むポンプと、が前記電解槽に一体化されたことを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載された気泡発生装置。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか一項に記載された気泡発生装置によって発生させた気泡を、前記電解槽とは別個独立の被処理水槽に供給することにより、該被処理水中の汚濁物質に前記気泡を会合させて浮上せしめ、前記汚濁物質を回収除去することを特徴とする電気浮上方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被処理水中の汚濁物質を浮上させるための気泡を発生させる技術に関する。より詳しくは、コンパクトな形態に工夫されているので運搬や搬入が容易であり、かつ脆弱化する電極のメンテナンスや交換作業が簡易である気泡発生装置と該装置を用いる電気浮上法に関する。
【背景技術】
【０００２】
産業排水その他の排水を物理化学的に浄化処理する方法の一つとして、「電気浮上法」が知られている。この「電気浮上法」は、例えば、有機排水に凝集処理等を施して電解浮上槽に導いて、水の電気分解により発生した気泡を有機汚濁物質のフロックに会合させて浮上させ、浮上した前記フロックを分離槽に導き、上層に設けられたスキーマーによって回収除去する方法である。本方法は、主に、高濃度排水中のＳＳ成分、ＢＯＤ成分、ＣＯＤ成分、油分などを効率よく除去できるという利点を有している。
【０００３】
例えば、特許文献１には、有機排水の処理を目的とする電気浮上装置が開示されており、原水の水路とは別の電解水のみの通路を設けた構成の電気浮上装置が開示されている。特許文献２には、電極のスケール発生防止や装置の保守、管理の簡略化等を実現した電気浮上装置が開示されている。
【特許文献１】特開平２−２１９９４号公報（図１等参照）。
【特許文献２】特開平５−２１９９４号公報。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来の電気浮上装置、あるいは電気浮上方法では、気泡の発生を担う電解槽と該気泡により汚濁物質のフロックを浮上させる浮上槽、並びにスキーマー等の回収除去装置とが一体化された装置構成となっていたことから、装置が大規模となりコスト高であった。従って、従来の電気浮上装置又は電気浮上方法は、主に産業排水などの大量排水処理に適しており、小容量、小規模の汚濁物質処理を行う現場への適用は、実際には困難であるという問題があった。
【０００５】
また、一般の電気浮上装置では、電極が設けられた電解浮上槽（電解槽と浮上槽が一体化された槽）に対して排水（原水）を直接導いて、この電解浮上槽にて電気分解を行って気泡を発生させると同時に、該気泡により汚濁物質を浮上させる構成が採用されていることが多い。このため、同装置では、電解浮上槽内の電極のメンテナンスや交換が困難である等の問題を抱えていた。
【０００６】
より具体的には、気泡と会合しなかった一部の汚濁物質が、その自重や対流などによって電解浮上槽内に沈降して電極に目詰まりを引き起こし、また、前記目詰まりによって電極での気泡発生能力が低下あるいは停止したり、電極の寿命が低下したりするなどの技術的課題があった。
【０００７】
そこで、本発明では、電極のメンテナンスや交換作業を簡易に行うことができ、かつ電気浮上原理による小容量、小規模の排水処理に適する小型の気泡発生装置を提供するとともに、該装置を有効に用いた電気浮上方法を提供することを主な目的する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、従来の電気浮上装置又は方法において一体化されていた、気泡発生担当部分とこの気泡を用いた汚濁物質の浮上及び回収除去担当部分とを、装置的に又は手順的に、完全に分離するという新規な技術的思想に基づいている。
【０００９】
まず、本発明では、被処理水中の汚濁物質を浮上させる気泡を発生させるための装置であって、電気伝導物質を含む電解水を収容する槽と、該槽中に陽極と陰極が交互に対向配列された構成の電極部と、を備える電解槽を有し、前記電極部のうち少なくとも陽極群が、前記電解槽に対して脱着自在とされた気泡発生装置を提供する。
【００１０】
この気泡発生装置は、電極が設けられた電解槽に対して、汚濁物質を含む被処理水を一切導入せず、専ら電解水で気泡を発生させる装置である。即ち、本発明に係る気泡発生装置は、汚濁物質の浮上手段や浮上した汚濁物質を上層で回収除去する手段を全く有しておらず、気泡発生手段のみに特化した装置であり、本装置とは全く別個独立に配置された被処理水槽（浮上槽）へ気泡を供給することを目的とする装置である。
【００１１】
従って、本装置では、排水中の汚濁物質の付着が原因で発生する電極部の目詰まり、電極での気泡発生能力の低下又は停止、電極の寿命の低下などの問題が根本的に存在しないという、基本的な利点がある。
【００１２】
また、本発明では、継続的な電気分解を行う過程で、次第に脆弱化してしまうような陽極群が採用された場合では、該陽極群をのみを選択的に、電極部に対して脱着できるように工夫している。例えば、平板状の陽極板と陰極板が所定間隔で交互に配置された構成、あるいは円筒状の陽極筒と陰極筒が所定間隔で交互に配置されて同心円状をなす構成を採用することによって、陽極群のみを上方に引き上げる等の簡便な作業を行い、陽極群を交換可能とする。
【００１３】
これによって、作業者は、電極部の交換作業を簡易に行うことができるようになるという利点がある。また、陽極群のみを交換自在な構成を採用すれば、脆弱化しない陰極群までも廃棄してしまうことがなくなるので、交換部品のコストダウンを実現することができる。
【００１４】
本発明に係る上記気泡発生装置は、電気浮上法による排水処理技術に好適な装置であるが、汚濁物質の浮上に係わる装置（例、排水容量に見合った大容量の浮上槽）や浮上した汚濁物質を除去する装置（例、スキーマーなどのかきとり装置）を持たない簡易装置構成であるため、小型・軽量化できる。
【００１５】
従って、本装置は、排水や廃液の処理を行う現場への運搬、搬入等が容易で、低コストでもあるから、ガソリンスタンド、自動車整備工場、工作機械等の機械洗浄現場、乳製品や油脂等を扱う食品製造工程現場等の小規模な排水（廃液）処理現場における電気浮上処理の普及に寄与する。
【００１６】
また、同装置では、電極部に通電する電源と、前記電気伝導物質含有水溶液を前記槽に送り込むポンプと、が前記電解槽に一体化するようにしてもよい。これにより、電源やポンプを排水処理作業の都度用意する必要がなくなるので、便利である。
【００１７】
本発明では、上記構成の気泡発生装置を用いることによって、該装置により発生させた気泡を、前記電解槽とは別個独立の被処理水槽（例えば、排水槽、廃液槽）に供給し、該被処理水中の汚濁物質に前記気泡を会合させて浮上せしめて、汚濁物質を回収除去する電気浮上方法を提供することができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明は、電解槽に設けられた電極のメンテナンスや交換作業を簡易に行うことができる。また、本発明は、従来、大容量、大規模な産業排水を対象としてきた電気浮上法による排水処理技術を、小容量、小規模の排水処理にまで、その適用範囲を拡大することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について説明する。まず、図１は、本発明に係る気泡発生装置の好適な実施形態を簡易に示す図である。
【００２０】
図１中の符号１は、気泡発生装置（以下、単に「装置」と略称する。）を示している。この装置１は、電解水Ｅを、所定容量収容可能な電解槽１１が設けられている。そして、この電解槽１１の底部領域には、陽極板１２と陰極板１３が、所定間隔を置いて交互に配置された構成の電極部１４が設けられている。
【００２１】
陽極板１２と陰極板１３の材料は、通電性があって、水の電気分解が可能なものであれば特に限定されないが、一例を挙げると、電極部１４の陽極板１２は、アルミニウム製や鉄製の板材などから形成することができ、同電極部１４の陰極板１３は、例えば、ステンレス製の板材などで形成することができる。
【００２２】
陽極板１２と陰極板１３は、電解槽１１に対して付設一体化されている電源Ｖに接続されており、図１中符号Ｓで示されたスイッチをオンにすることによって通電し、水を電気分解して、酸素（Ｏ２）と水素（Ｈ２）を発生させる。
【００２３】
アルミニウム製の陽極板１２を採用した場合を例に挙げれば、通電されたときに、アルミニウムが電解水Ｅ中に溶出し、凝集剤として作用する水酸化アルミニウムを作り出す。従って、陽極板１２は、この過程で次第に脆弱化していくことになるので、交換が必要となる。
【００２４】
なお、電極の脆弱化を防止する目的から、チタンのプラチナや他の貴金属を熱焼結させた耐久性のある電極を用いることも考えられるが、この場合は、アルミニウムや鉄の場合と違って、電極溶出による凝集剤が得られないので、この場合は、別途凝集剤を電解槽１１へ添加する。
【００２５】
図１中に示された符号２は、ＮａＣｌなどの電気伝導物質を含む前記電解水Ｅを所定量貯留できる槽（又は容器）を示している。この貯留槽２は、電解槽１１と全く別個独立の適当な槽や容器を適宜使用してもよく、又は、電解槽１１に付設一体化された槽又は容器でもよい。
【００２６】
図１中の符号Ｐは、電解水Ｅを電解槽１１に供給するポンプを示している。このポンプＰは、電解槽１１と全く別個独立のものを適宜使用してもよく、又は、電解槽１１に付設一体化されたものでもよい。なお、符号１５は、ポンプＰを介して貯留槽２から送られてくる電解水Ｅの供給量を調整するためのバルブを示している。
【００２７】
電解槽１１における水の電気分解の過程で、電極部１４で発生した酸素と水素は、微細な気泡Ｇとなって浮上する。この大量の気泡Ｇと凝集作用のある水酸化アルミニウムなどの凝集剤（又は、別途添加された凝集剤）を含む電解処理液ｅは、電解槽１１の上層にて採取され、ポンプで電解槽１１の近傍に配置された被処理水槽３に供給されることになる。
【００２８】
図２は、上記電解槽１１に設けられる電極部１４の好適な実施形態の一例を示す図、図３は、同実施形態を上方から視た図、である。
【００２９】
図２、図３に示された実施形態における電極部１４ａは、複数の平板状の陽極板１２，１２・・・が一体化されている略箱状の陽極部１２１と、電解槽１１の底面１１ａに、所定間隔で固定配置されている平板状の陰極板１３，１３・・・から構成された陰極部１３１と、から成っている。前記電極部１４ａのうち、少なくとも前記陽極部１２１は、電解槽１１に対して脱着自在とされている。
【００３０】
図３に示されているように、陽極部１２１が電解槽１１（図１参照）の所定位置に配置された状態のときには、陽極部１２１を構成する陽極板１２と陰極部１３１を構成する陰極板１３は、所定間隔を置いて並列してなる対向電極板群を形成する（図３参照）。
【００３１】
なお、電解槽１１の底面部１１ａには、陽極部１２１の配置位置を定める部位（図示せず。）を予め形成しておき、所望する配置構成の対向電極群を確実に形成できるように工夫することもできる。この工夫により、陽極部１２１の位置決めが簡単になるので、脱着作業が容易となる。
【００３２】
ここで、陽極部１２１は、矩形なケース状をなす外板１２１ａと、該外板１２１ａに所定間隔で固定配列された複数枚の陽極板１２，１２・・・と、から構成されている。なお、外板１２１ａ自体も、内側に配列される陽極板１２と同様の材料で形成し、陽極として機能させてもよい。
【００３３】
また、外板１２１ａの上面部１２１ｂと底面部１２１ｃは、いずれも開口しており、該外板１２１ａの上端部には、取手１２１ｄが設けられている。なお、図３では、図面の簡素化する目的から取手１２１ｄを省略して示されている。
【００３４】
図２に例示されたような形態の取手１２１ｄを、手で把持したり、又はフック等で引っ掛けたりする方法によって上方に引き上げると、陽極部１２１全体を電極槽１１外へ簡単に取り出すことができる。即ち、本実施形態において、陽極部１２１は、電解槽１１に対して脱着自在とされている。
【００３５】
水の電気分解を行う過程で、陽極部１２１が次第に脆弱化してきた場合には、適当な時期を選んで、前記方法によって陽極部１２１全体を電極槽１１外へ取り出し、簡単に新品の陽極部１２１と交換することができる。
【００３６】
なお、場合によっては、電極部１４ａ全体を一体として、電解槽１１に脱着自在な構成として、電極部１４ａ全体の清掃作業等を容易化できるように工夫してもよい。
【００３７】
図４は、電解槽１１に設けられる電極部１４の好適な実施形態の他の例を示す図、図５は、同実施形態を上方から視た図、である。
【００３８】
図４、図５に示された実施形態である電極部１４ｂは、口径の異なる円筒状の陽極板１２，１２・・・が一体化された、同心円状の筒状体からなる陽極部１２２と、電解槽１１の底面１１ａに固定配置された同心円状の筒状体からなる陰極板１３，１３・・・から構成された陰極部１３２と、によって成っており、前記電極部１４ｂのうち、少なくとも陽極部１２２が電解槽１１に対して、脱着自在とされている。
【００３９】
図５に示されているように、本実施形態では、陽極部１２２が電解槽１１（図１参照）の所定位置に配置されたときには、陽極部１２２を構成する筒状の陽極板１２と陰極部１３２を構成する筒状の陰極板１３は、所定間隔を置いて配列するようになり、同心円状の対向電極群を形成することになる（図５参照）。
【００４０】
なお、電解槽１１の底面部１１ａには、陽極部１２２の配置位置を定める部位（図示せず。）を予め形成しておき、所望の配置構成である対向電極群を、確実に形成できるように工夫することもできる。この工夫により、陽極部１２２の位置決めが簡単になるので、脱着作業が容易となる。
【００４１】
ここで、陽極部１２２は、円筒状の外筒１２２ａと、所定間隔で同心円をなすように、前記外筒１２２ａに対して固定配列された複数の筒状陽極板１２，１２・・・から構成されている。
【００４２】
また、外筒１２２ａの上面部１２２ｂと底面部１２２ｃは、ともに開口しており、該外筒１２２ａの上端部には、取手１２２が固定されている。並びに、各陽極板１２を外筒１２２ａに一体化するための棒状の支持部材１２２ｅが、外筒１２２ａの上方開口面を横断するように、所定間隔で、計４本設けられている。
【００４３】
前記支持部材１２２ｅは、陽極部１２２を構成する外筒１２２ａの上方開口面を過剰に閉塞しない程度の本数と形態を選択するように留意する。必要本数分設けられた支持部材１２２ｅのいずれかに対して、全ての筒状陽極板１２の上端部位が溶接等されることによって、全ての筒状陽極板１２が確実に一体化されている。
【００４４】
このような形態構成によって、口径の異なる複数の筒状陽極板１２，１２・・・を、全体として同心円状をなす状態で一体化させた陽極部１２２として、提供することができる（主に図４参照）。
【００４５】
図４に例示されたような形態の取手１２２ｄを、手で把持したり、又はフック等で引っ掛けたりする方法によって、上方に引き上げると、陽極部１２２を一体に電極槽１１外へ容易に取り出すことができる。即ち、陽極部１２２は、電解槽１１に対して脱着自在とされている。
【００４６】
装置１での水の電気分解の過程で、陽極部１２２が脆弱化した場合には、前記方法によって陽極部１２２を一体に電極槽１１外へ取り出して、新品の電極部１２２と簡単に交換することができる。
【００４７】
なお、場合によっては、電極部１４ｂ全体を一体として、電解槽１１に脱着自在な構成とし、電極部１４ｂ全体の清掃作業等を容易化できるように工夫してもよい。
【００４８】
図６は、本発明に係る電気浮上方法の好適な実施形態を簡易に示す図である。
【００４９】
まず、貯留槽（又は貯留容器）２から気泡を発生するための装置１へ電解処理液ｅを連続的に供給（補給）しながら、同装置１に設けられた電極部１４（１４ａ，１４ｂ）に通電し、水の電気分解を行う。
【００５０】
この水の電気分解によって発生した気泡Ｇと、電極部１４の陽極板１２から溶出するアルミニウムによって生成した水酸化アルミニウムと、を含む電解処理液ｅを、同装置１の上層領域で捕捉して、該電解処理液ｅを隣設させた有機排水などの被処理水を収容する槽（又は容器）３へ送り込むようにする。なお、電極部１４を介した凝集剤生成を行わない場合は、電解槽１１に凝集剤を必要量添加する。
【００５１】
前記電解処理液ｅを、装置１から被処理水槽３へ送り込む方法は、ポンプ（図示せず。）を用いた吸入方式、あるいは、電解槽１１からの溢流を採取して送り込む方式など、適宜選択可能である。なお、被処理水槽３における電解処理液ｅの送り込み位置は、気泡Ｇの浮力を有効に活用するため、該被処理水槽３の底部領域が望ましい。
【００５２】
被処理水槽３は、汚濁物質を含む被処理水（原水）Ｒを収容できる槽や少容量の容器を広く含む。例えば、ドラム缶、スチール缶、簡易なプラスチック容器なども含まれる。
【００５３】
被処理水槽３では、装置１から連続的に送られてくる電解処理液ｅ中の水酸化アルミニウム等の凝集作用によって、汚濁物質のフロックＦを形成させながら、該フロックＦを気泡Ｇの浮力を利用して、該槽３の上層領域にまで浮上させる。
【００５４】
被処理水槽３の上部では、浮上してきたフロックを回収し、被処理水Ｒから汚濁物質を除去する。図６中の符号４は、フロックをかきとるように自動回収する装置である、いわゆる「スキーマー」を簡易に示している。
【００５５】
なお、本発明では、前記スキーマーの使用等によるフロックＦの自動回収は必須構成ではなく、単純な手作業により、フロックを回収するようにしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００５６】
本発明に係る気泡発生装置及び電気浮上方法は、浮上槽（又は分離槽）と別個独立に形成された小型軽量の気泡発生装置を用いることを特徴とするので、有機汚濁物質を含む排水や廃液が発生する、ガソリンスタンド、自動車整備工場、工作機械等の機械洗浄現場、乳製品等を扱う食品製造現場などの小規模な排水処理現場において好適に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明に係る気泡発生装置（１）の構成を簡易に示す図である。
【図２】同装置（１）の電解槽（１１）に設けられる電極部（１４）の好適な実施形態の一つを示す図である。
【図３】同実施形態を上方から視た図である。
【図４】同装置（１）の電解槽（１１）に設けられる電極部（１４）の好適な実施形態の他の例を示す図である。
【図５】同実施形態を上方から視た図である。
【図６】本発明に係る電気浮上方法の好適な実施形態を簡易に示す図である。
【符号の説明】
【００５８】
１  気泡発生装置（装置）
２  貯留槽
３  被処理水槽（容器）
１２  陽極板
１３  陰極板
１４  電極部
Ｅ  電解水
ｅ  電解処理水
Ｇ  気泡
Ｐ  ポンプ
Ｒ  被処理水（排水、廃液）
Ｖ  電源
【図１】
2005177681.tif 000003
【図２】
2005177681.tif 000004
【図３】
2005177681.tif 000005
【図４】
2005177681.tif 000006
【図５】
2005177681.tif 000007
【図６】
2005177681.tif 000008